【正文】 在 手指檢測中要用到此函數(shù)。最后，主機發(fā)送數(shù)據(jù)，之后置 SCS高電平。接收到地址的最后一位 (LSB)后， FPS200 傳感器發(fā)送選擇的寄存器內(nèi)容到 MISO 引腳。 iCOL_NUM。 FPS200 傳感器陣列為 256 300 點，則其一枚指紋的最大數(shù)據(jù)量為 75KB。 指紋采集系統(tǒng) 主程序流程圖如圖 所示 ，源程序參見附錄 B。關鍵在于軟件的支持，大多數(shù)軟件都不提供設定功能，因而只能支持某種 JTAG 電纜。 JTAG 測試允許多個器件通過 JTAG 接口串聯(lián)在一起，形成一個 JTAG 鏈，能實現(xiàn)對各個器件分別測試。 圖 電源電路 IN5819 的差壓為 ，所以供給 電源轉(zhuǎn)換電路的電壓為 ，經(jīng)過 電壓轉(zhuǎn)換電路 可以給系統(tǒng)其它芯片提供 工作電壓，如圖 所示。的 Thumb2 指令集來降低內(nèi)存的需求量，進而降低成本 [1]。從圖中可以得知， EasyARM615作為 SPI 主設備， FPS200 作為 SPI 從設備。 表 31 FPS200 操作模式 MODE[0,1] 描述 00 MCU接口模式 01 SPI 接口模式 10 USB模式，用內(nèi)部 ROM 11 USB模式，用外部 ROM 在微處理器接口模式中，可將 FPS200 與 ARM 相連，且其接口形式 非常簡單。 ? 可以通過在 ISET 和模擬地 VSSA1 之間接一個大小為 200K 的電阻來設置內(nèi)部電流，內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 放電電流是內(nèi)部電流的一個。 ? EXTINT 為外部中斷輸入引腳，是可編程引腳，可以邊緣觸發(fā)也可以電平觸發(fā) ，可以高電平有效也可以低電平有效。當 RD為高電平時，使 WR為低電平就可以選中芯片向芯片中寫入數(shù)據(jù)了。從 結構 圖中 可以看出其中 256 300 點傳感陣列用于產(chǎn)生感應電壓 ； 功能寄存器用于對芯片進行操作控 制 ； 控制電路用于傳感器與外部接口電路的控制，主要負責數(shù)據(jù)的讀出與寫入 ； 地址索引寄存器與數(shù)據(jù)寄存器分別用于對功能寄存器的地址選擇及數(shù)據(jù)的讀寫 ； 采樣保持及 A/D 轉(zhuǎn)換電路用于對傳感陣列所產(chǎn)生的電壓進行采樣。因此 FPS200可以獲得各種類型手指的高質(zhì)量圖像，大大降低了誤識率 (FAR)和拒識率 (FRR)。指紋采集 是 按行實現(xiàn) 的 ，選定一行，對該行所有電容充電，用采樣保持電路保存電壓值平； 然后放電，用另一組采樣保持電路保存剩余電壓值。本章將詳細的介紹系統(tǒng) 的 硬 件設計。如圖 所示是日本 BMF Corporation 公司生產(chǎn)的 BMFl00，它包括傳感器 BLP100 和控制器 BCT100。在指紋采集過程中，根據(jù)反饋信息調(diào)節(jié)電容放電時間等參數(shù)以增強其靈敏度。 1. 光學 指紋 傳感器 內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 基于光學技術的傳感器都是利用了光學全反射技術。局部特征是 指 指紋上的 特內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 征點，即指紋紋路上的終結點、分叉點和轉(zhuǎn)折點 [5]。基于 μC/OSⅡ 編寫應用程序是以“任務”為模塊的，每個任務是獨立的子功能模塊，即為一個比較特殊的函數(shù) (不返回值 )，主體也是個無限循環(huán)。 從圖中可以看到，本系統(tǒng)主要有三 部分組成：指紋傳感器 、 ARM 處理器 和 PC 機 。 D S P 處 理 器F P S 2 0 0指 紋 傳 感 器電 源 接 口R S 2 3 2串 口 模 塊P C 機L C D 顯 示數(shù) 據(jù) 和 程 序存 儲 器 圖 基于 DSP處理器 的指紋采集系統(tǒng)框圖 ? 方案 3：基于 ARM 處理器的指紋采集系統(tǒng) A R M 處 理 器F P S 2 0 0指 紋 傳 感 器電 源 接 口R S 2 3 2串 口 模 塊P C 機L C D 顯 示數(shù) 據(jù) 和 程 序存 儲 器 圖 基于 ARM處理器的指紋采集系統(tǒng) 框圖 基于 ARM處理器的指紋采集系統(tǒng)原理框圖如圖 。 內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 第二章 指紋 采集系統(tǒng) 總體設計 指紋采集系統(tǒng)方案分析 指紋采集系統(tǒng)可以用 51 單片機、數(shù)字信號處理器、 ARM 處理器等實現(xiàn)，具體方案分析如下： ? 方案 1：基于 51 系列單片機指紋采集系統(tǒng) 5 1 系 列 單 片 機F P S 2 0 0指 紋 傳 感 器電 源 接 口R S 2 3 2串 口 模 塊P C 機L C D 顯 示數(shù) 據(jù) 和 程 序存 儲 器 圖 基于 51系列單片機指紋采集系統(tǒng)框圖 基于 51系列單片機的指紋采集系統(tǒng)原理框圖如圖 ，該系統(tǒng) 采用 51單片機 作為控制核心。在性能方面 ， 無論從精度上還是 從 效率上來看，均不如國際領先的同類產(chǎn)品。 目前，指紋識別已經(jīng)被全球大部分國家接受與認可，并廣泛的應用到政府、軍隊、銀行、社會福利保障、電子商務和安全防 衛(wèi)等領域。而從指紋技術的最前端環(huán)節(jié) —— 指紋傳感器 ， 開發(fā)出自己特有的圖 像采集系統(tǒng)，是本課題研究的目標，也就是要實現(xiàn)基于 ARM 芯片和 FPS200 指紋傳感器的 “在線式” 指紋圖像采集系統(tǒng)。所以在指紋識別技術中，人們越來越重視指紋采集技術的研究。 3. 指紋樣本便于獲取，指紋采集硬件設備容易實現(xiàn)，識別系統(tǒng)開發(fā)比較 容易。只要“物”的有 效性得到確認，則持有該“物”的人的身份也就隨之得到確認。考慮到基于 ARM 體系結構的芯片所具有 的 強大處理能 力 和低廉的價格 ， 本 設計 采用EasyARM615 開發(fā)套件 和 μC/OSⅡ 操作系統(tǒng)來構建一個嵌入式指紋 采集 系統(tǒng)。本人授權 大學可以將 本學位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關數(shù)據(jù)庫進行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復制手段保存和匯編本學位論文。盡我所知，除文中特別加以標注和致謝的地方外，不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過的研究成果，也不包含我為獲得 及其它教育機構的學位或?qū)W歷而使用過的材料。對本文的研究做出重要貢獻的個人和集體，均已在文中以明確方式標明。圖表整潔，布局合理，文字注釋必須使用工程字書寫，不準用徒手畫 3）畢業(yè) 論文須用 A4 單面打印，論文 50 頁以上的雙面打印 4）圖表應繪制于無格子的頁面上 內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 5）軟件工程類課題應有程序清單，并提供電子文檔 1）設計（論文） 2）附件：按照任務書、開題報告、外文譯文、譯文原文（復印件）次序裝訂 3）其它 內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 嵌入式指紋采集系統(tǒng)的研究與設計 —— 指紋 采集 與綜合設計 摘 要 指紋采集技術是指紋識別技術中最為關鍵 的 技術之一。 μC/OSⅡ 。研究和經(jīng)驗表明，生物識別技術可以利用的人體生理特征有：指紋、掌紋、面孔、聲音、虹膜、視網(wǎng)膜、骨架等等，每個人的這些特征都與別人不同，并且終生不變，因此就可以據(jù)此識別出人的身份。它可廣泛應用于電子商務身份認證、網(wǎng)絡安全認證、銀行證券身份認證、社保系統(tǒng)身份認證、門禁、考勤、考試身份認證等領域。所謂“在線式”是通過與計算機聯(lián)機的先進指紋傳感器作為 專用指紋采集設備，將真實的人體指紋直接變成數(shù)字圖像數(shù)據(jù)，實時傳輸給計算機。半導體傳感器具有價格低、體積小的優(yōu)點，特別適合集成在普通的消費電子產(chǎn)品中，大有后來居上、取代光學傳感器的趨勢。中科院自動化所田捷研究員領導的生物特征研究小組開發(fā)的指紋識別算法在 FvC20xx國際指紋識別競賽中取得了優(yōu)異的內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 成績，在國際同行中很有影響。 第 4 章 指紋采集系統(tǒng)軟件設計 介紹了系統(tǒng)的軟件設計，重點設計了 FPS200 驅(qū)動程序、系統(tǒng)初始化程序、指紋采集程序及上位機 通信 程序。該系統(tǒng)以指紋傳感器 FPS200為采集頭，以數(shù)字信號處理器 DSP為控制和計算核心。本設計采用 ARM 開發(fā)板和指紋傳感器作為硬件開發(fā)平臺，在 ARM 開發(fā)板上植入 μC/OSⅡ 操作系統(tǒng)，編寫 FPS200 驅(qū)動程序、 uart 驅(qū)動程序等，并再此基礎上編寫應用程序，實現(xiàn)指紋圖像的采集。 軟件設計 為了加快開發(fā)的進度，提高系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性，系統(tǒng)采用 μC/OSⅡ 嵌入式操作系統(tǒng)。指紋特征可分為兩類：總體特征和局部特征。其基本原理框圖如圖 所示 獲取指紋圖像指紋圖像預處理提取指紋特征點比對特征點 圖 指紋識別原理框圖 指紋采集 技術概述 指紋識別技術的進步和指紋傳感器技術的發(fā)展密切相關。 2. 電容式 指紋 傳感器 電容 式 傳感器是在單個晶片上集成了 10 多萬個電容傳感器，其外面是絕緣的表面，手指放在上面時，手指皮膚組成了電容陣列的另一極，電容器的電容值由于指紋的脊和谷相對于另一極的距離不同而不同 。它外形小，敏感區(qū)域只有 14mm，通過手指掃過傳感 區(qū)域獲取指紋圖像，可承受一百萬次的指頭滑動動作，并 且 使用休眠方式管理電源，功耗小，成本較低。 表 22 傳感器性能比較 光學掃描技術 半導體傳感器 超聲波掃描技術 成像能力 干手指差，汗多的和稍脹的手指成像模糊；易受皮膚上的贓物和油脂的影響 干手指好潮濕 、粗糙的手指亦可以成像；易受皮膚上的贓物和油脂的影響 非常好 成像區(qū)域 大 小 中 分辨率 低于 500DPI 可高達 600DPI 可高達 1000DPI 設備體積 大 小 中 耐用性 非常耐用 較耐用 一般 功耗 較大 小 較大 成本 較高 低 很高 本章小結 本章主要介紹指紋采集的總體設計。 FPS200 由 256 300 電容傳感陣列組成，分辨率高達 500 點 /英寸，封裝尺寸僅 24mm 24mm ，傳感面積為 cm cm，操作電壓為 3. 3～ 5 V，內(nèi)部集成 8 位A/D 轉(zhuǎn)換器 。 FPS200 具有手指自動檢測功能，允許主機在沒有 指紋時處在低功耗待命模式，當有手指時才喚醒主機進行處理，從而節(jié)省整個系統(tǒng)的功耗。在 USB 模式下， FPS200 的圖像傳輸速度為 13幀 /秒。 ? RD為讀允許端，低電平有效。 ? DP 和 DM 分別為 USB 的 D＋和 D－端的數(shù)據(jù)線，在 USB 模式下， DP 和 VDD3 之間必須連接一個大小為 的電阻，而 VDD3 的電壓必須保證在 到 之間。 ? MODE0 和 MODE1 為芯片工作模式的選擇端，兩者不同的取值組合將決定芯片不同的工作模式。 FPS200 輸出模式選擇 FPS200 支持三種接口形式和四種操作模式，這四種操作模式相互獨立，不能同時工作。本系統(tǒng)用 EasyARM615 的 SSI 接口內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 與 FPS200 的 SPI 接口連接，采用 SPI 總線技術進行通信。這些堪稱先鋒的器件，價格與 8 位和 16 位器件相同，卻能為用戶提供 32 位器件的性能，并且所有器件都是以小型封裝的形式提供。 5V 電源通過插座進入到開發(fā)套件后，先經(jīng)過二極管 D1， D1 的作用是防止用戶提供極性相反的電源燒壞硬件。 現(xiàn)在多數(shù)的高級器件都支持 JTAG 協(xié)議，如 ARM、 DSP、 FPGA 器件等。 目前有各種各樣簡單 JTAG 電纜，其實只是一個電平轉(zhuǎn)換 電路，同時還起到保護作用。 本章小結 本章的主要內(nèi)容是 指紋采集系統(tǒng) 的硬件設計 。 內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計 說明書（畢業(yè) 論文 ） FPS200 初始化 對傳感器 FPS200 包括以下幾個初始化內(nèi)容： 1. 對控制寄存器 A(CTRLA)的初始化： FPS200Write (FPS200_CTRLA， 0x02)； 2. 設置傳感器門限值： FPS200Write(FPS200_THR， FPS200_THR_VALUE)； 3. 設置傳感器控制寄存器 B(CTRLB)： FPS200Write (FPS200_CTRLB， 0x05 )； 4. 調(diào)整傳感器放電參數(shù)和增益： FPSSetParameters(FPS_DTR_TIME,FPS_DCR_CURRENT,FPS_PGC_VALUE)。 uint8 detectrow[256]。 //若像素值 大 于 0xA0 且計數(shù)大于 100，則為手指 } } 讀、寫 寄存器 FPS200 寄存器讀命令包括一個命令字節(jié)和一個地址字節(jié)。 FPS200 寄存器寫命令包括一個命令字節(jié)和緊跟著數(shù)據(jù)的地址字節(jié)。 //寫 DCR FPS200Write(FPS_PGC,gain)。指紋全圖像數(shù)據(jù)的獲取流程圖如圖 所示 。設置函數(shù)如下： void FPSSetParameters(uint8 dischargetime,uint8 dischargecurrent,uint8 gain) //參數(shù)調(diào)整 { FPS200Write(FPS_DTR,dischargetime)。 SPI 伺服傳感器將自動增加地址到下一個點。} if(result0xA0) count++。 uint16 coun